Laboratoire Charles Coulomb UMR 5221 CNRS/UM2 (L2C)

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Capteurs pour l’environnement

La prégnance du changement climatique et les scénarios de l’IPCC requièrent une mobilisation proactive de la recherche pour adresser les causes et les solutions. L’agriculture est au premier plan des causes (18 % des émissions de GES sur le plan national)….et à l’avant-garde des conséquences : stress hydriques et salins, températures extrêmes & baisse de rendement des parcelles agricoles.

Pour ces raisons nous inscrivons les travaux sur les matériaux dans une perspective de recherche appliquée à cette problématique sociétale majeure. En collaboration avec des agronomes de l’IRD et du CIRAD s’intéressant aux émissions de gaz à effet de serre pour tendre vers des parcelles agroforestières « neutral-carbon » nous avons entrepris d’étudier la faisabilité des matériaux 2D pour l’avènement d’une nouvelle génération de capteurs de gaz et, en particulier, basé sur l’utilisation du graphène.

Le graphène, matériau phare de la physique, a très vite révélé une forte dépendance aux gaz auxquels il était exposé. C’est cet inconvénient dont nous cherchons à tirer parti. L’équipe qui s’est impliquée dans la croissance de graphène de haute qualité dispose d’une panoplie étoffée de moyens de caractérisation des propriétés physiques des matériaux (magnétotransport, Raman, microscopie, etc...). La collaboration avec la CTM (Centrale de Technologie de Montpellier), permettant, in fine de réaliser, en salle blanche, des géométries appropriées à la réalisation de motifs capteur (cf. Fig. 1).

Fig. 1 : Croix de Hall et Corbino à base de graphène sur SiC

Des méthodes de détection conductométrique ou de mesure de la résistance de Hall sont ensuite mise en œuvre au moyen d’une électronique dédiée (cf. Fig. 2). Le dispositif électronique réunit les principales fonctions requises pour le conditionnement du capteur : source de courant, spinning current, amplification bas bruit, modulation, détection synchrone et différents interrupteurs permettant de disposer d’un système versatile. L’ensemble, associé à une carte numérique est pilotable au moyen d’une interface javascript, a vocation à être « plug and play » rendant possible de futures utilisations sur le terrain pour accompagner les recherches en agroforesterie.

Fig. 2 : Électronique portable dédiée aux capteurs de gaz. De gauche à droite, Carte numérique, électronique versatile bas bruit (source de courant, détection synchrone, "spinning current", ...), capteur monté sur puce et entouré d’une bobine résistive.

Financements et Collaborations

Ce projet, soutenu financièrement par le Labex NUMEV et faisant l’objet d’une pré-maturation avec la SATT AxLR, est mené dans le cadre d’une collaboration avec l’IRD (UMR DIADE), le CIRAD (UMR ECOSOLS), l’ICGM, le CEA Saclay ainsi que la société Annealsys.



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